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プライマーゼが誘起するコンフォーメーションスイッチが細菌のレプリソームの安定性を制御している
A Primase-Induced Conformational Switch Controls the Stability of the Bacterial Replisome.
PMID: 32464091 PMCID: PMC7335327. DOI: 10.1016/j.molcel.2020.04.037.
抄録
最近の細菌のDNA複製の研究から、レプリソームはDNAポリメラーゼを自由に交換し、ヘリカーゼとポリメラーゼの間に断続的なカップリングを示す存在であると考えられている。ポリメラーゼ・ホロエンザイムがレプリソームを調整する安定な複合体として作用するという教科書的なモデルに挑戦し、これらの観察から、ヘリカーゼが中心的な組織化ハブとしての役割を果たしていることが示唆された。この新たに発見された可塑性の分子的起源は、プリマーゼがレプリソームに結合すると、ポリメラーゼ・ホロ酵素と複製ヘリカーゼの相互作用の強さが500倍に増大することにあることをここで示した。本研究では、このコンフォメーションスイッチが複製中に作動し、フォークでの複数のホロ酵素のリクルートを促進していることを示した。本研究では、ポリメラーゼ交換の分子機構を明らかにし、その確率性を強調した複製反応の修正モデルを提供する。
Recent studies of bacterial DNA replication have led to a picture of the replisome as an entity that freely exchanges DNA polymerases and displays intermittent coupling between the helicase and polymerase(s). Challenging the textbook model of the polymerase holoenzyme acting as a stable complex coordinating the replisome, these observations suggest a role of the helicase as the central organizing hub. We show here that the molecular origin of this newly found plasticity lies in the 500-fold increase in strength of the interaction between the polymerase holoenzyme and the replicative helicase upon association of the primase with the replisome. By combining in vitro ensemble-averaged and single-molecule assays, we demonstrate that this conformational switch operates during replication and promotes recruitment of multiple holoenzymes at the fork. Our observations provide a molecular mechanism for polymerase exchange and offer a revised model for the replication reaction that emphasizes its stochasticity.
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